package com.cyf.common.core.snowflake;

import java.util.concurrent.ThreadLocalRandom;

/**
 * Twitter 的 Snowflake 算法
 * 分布式系统中, 有一些需要使用全局唯一ID的场景, 有些时候我们希望能使用一种简单一些的ID，并且希望ID能够按照时间有序生成。
 * <p>
 * snowflake 的结构如下(每部分用-分开):
 * 符号位（1bit）- 时间戳相对值（41bit）- 数据中心标志（5bit）- 机器标志（5bit）- 递增序号（12bit）
 * 0 - 0000000000 0000000000 0000000000 0000000000 0 - 00000 - 00000 - 000000000000
 * <p>
 * 1位标识, 由于long基本类型在Java中是带符号的, 最高位是符号位, 正数是0, 负数是1，id一般是正数，所以最高位是0
 * 41位毫秒级时间截, 存储时间截的差值（当前时间截 - 开始时间截) ,可以使用69年 (年T = (1L << 41) / (1000L * 60 * 60 * 24 * 365) = 69)
 * 10位数据机器位, 可以部署在1024个节点, 包括5位dataCenterId和5位workerId
 * 12位序列, 毫秒内的计数, 支持每个节点每毫秒产生4096个ID序号
 * <p>
 * SnowFlake 共计64位分布式ID, 正好是一个Long型, 且可根据ID反推出 createTime , dataCenterId , workerId 等信息
 * SnowFlake 整体上按照时间自增排序, 分布式系统内不会产生ID碰撞(由数据中心ID和机器ID作区分), 每秒能够产生26万ID左右
 * <p>
 * @author chenyifan
 * @create 2024-08-03 0:34
 */
public class Sequence {
    /**
     * 时间起始标记点，作为基准，一般取系统的最近时间（一旦确定不能变动）
     */
    private final long twepoch = 1288834974657L;

    /**
     * 机器id所占的位数
     */
    private final long workerIdBits = 5L;

    /**
     * 数据标识id所占的位数
     */
    private final long datacenterIdBits = 5L;

    /**
     * 序列在id中占的位数
     */
    private final long sequenceBits = 12L;

    /**
     * 机器ID向左移12位
     */
    private final long workerIdShift = sequenceBits;

    /**
     * 数据标识id向左移17位(12+5)
     */
    private final long datacenterIdShift = sequenceBits + workerIdBits;

    /**
     * 时间截向左移22位(5+5+12)
     */
    private final long timestampLeftShift = sequenceBits + workerIdBits + datacenterIdBits;

    /**
     * 生成序列的掩码，这里为 4095
     * 这个移位算法可以很快的计算出几位二进制数所能表示的最大十进制数
     */
    private final long sequenceMask = -1L ^ (-1L << sequenceBits);

    /**
     * 工作机器ID(0~31)
     */
    private long workerId;

    /**
     * 数据中心ID(0~31)
     */
    private long datacenterId;

    /**
     * 毫秒内序列(0~4095)
     */
    private long sequence = 0L;

    /**
     * 上次生成ID的时间截
     */
    private long lastTimestamp = -1L;

    public Sequence() {
        this.datacenterId = 0;
        this.workerId = 0;
    }

    /**
     * 有参构造器
     *
     * @param workerId     工作机器 ID
     * @param datacenterId 序列号
     */
    public Sequence(long workerId, long datacenterId) {
        this.workerId = workerId;
        this.datacenterId = datacenterId;
    }

    /**
     * 获取下一个 ID
     *
     * @return 下一个 ID
     */
    public synchronized long nextId() {
        long timestamp = timeGen();
        // 闰秒
        // 如果时间回拨不超过5毫秒，暂停两倍的时间回拨长度，再次检查时间是否回拨
        if (timestamp < lastTimestamp) {
            long offset = lastTimestamp - timestamp;
            if (offset <= 5) {
                try {
                    wait(offset << 1);
                    timestamp = timeGen();
                    if (timestamp < lastTimestamp) {
                        throw new RuntimeException(String.format("Clock moved backwards.  Refusing to generate id for %d milliseconds", offset));
                    }
                } catch (Exception e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            } else {
                throw new RuntimeException(String.format("Clock moved backwards.  Refusing to generate id for %d milliseconds", offset));
            }
        }

        if (lastTimestamp == timestamp) {
            // 相同毫秒内，序列号自增
            sequence = (sequence + 1) & sequenceMask;
            if (sequence == 0) {
                // 同一毫秒的序列数已经达到最大，等待至下一毫秒
                timestamp = tilNextMillis(lastTimestamp);
            }
        } else {
            // 不同毫秒内，序列号置为 1 - 3 随机数
            sequence = ThreadLocalRandom.current().nextLong(1, 3);
        }

        lastTimestamp = timestamp;

        // 时间戳部分 | 数据中心部分 | 机器标识部分 | 序列号部分
        return ((timestamp - twepoch) << timestampLeftShift)
                | (datacenterId << datacenterIdShift)
                | (workerId << workerIdShift)
                | sequence;
    }


    protected long tilNextMillis(long lastTimestamp) {
        long timestamp = timeGen();
        while (timestamp <= lastTimestamp) {
            timestamp = timeGen();
        }
        return timestamp;
    }

    protected long timeGen() {
        return SystemClock.now();
    }

}
